IP-Pakete über Glasfaser schicken

Mit "Dynamic Packet Transfer" (DPT) stellte Cisco ein Verfahren für den dynamischen Transport von Datenpaketen über optische Ringe vor. Es erlaubt über das "Spatial Reuse Protocol" (SRP) den direkten Zugriff auf Glasfaserringe. Neben Telekommunikationsanbietern wie Sprint testet auch das Deutsche Forschungsnetz diese Technik.

Von: Kai-Oliver Detken

Die meisten Glasfaser-Backbone-Netze basieren auf der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH), häufig in Verbindung mit ATM und der "Time Division Multiplexing"-Technik (TDM). Diese wird durch Sonet/SDH-Terminals und Add/Drop-Multiplexer (ADM) umgesetzt. Ein Vorteil von TDM-Ringen ist, dass der zweite Ring als Backup einspringt, wenn ein Knoten ausfällt oder ein Glasfaserkabel bricht. Von Nachteil ist, dass nur die Hälfte der möglichen Kapazität für den Datentransport zur Verfügung steht. Zwar kann der Netzbetreiber normalerweise auch den zweiten Ring als zusätzliches Transportmedium nutzen, muss diesen aber im Fall eines Fehlers freigeben. Dann gehen Pakete verloren und müssen erneut verschickt werden.

Beim Aufbau einer Verbindung über Sonet/SDH ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei Geräten erforderlich. Im Bild oben rechts ist die Struktur einer Verbindung zwischen zwei Routern über den Sonet/SDH-Ring zu sehen. Der sendende Router schickt die Daten zum Sonet/SDH-ADM. Dieser fügt sie in den TDM-Zeitschlitz des Ringes ein ("add"), der empfangende ADM nimmt daraufhin die Daten vom Ring ("drop").

Folgende Nachteile von Sonet/SDH ergeben sich aus dem Einsatz von TDM:

- schlechte Anpassung der Bandbreiten,

- hohe Komplexität bei vielen Knoten durch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,

- keine Unterstützung von Multicast-Verkehr und

- Verschwendung von Kapazitäten durch den Backup-Ring.

Ein neue Lösung für datenorientierte Ringe bietet Cisco mit "Dynamic Packet Transport" (DPT). Bei diesem Verfahren werden die IP-Pakete über beide Ringe transportiert. Zu diesem Zweck wurde ein neues Protokoll für die "Media Access Control"-Schicht (MAC) definiert, das "Spatial Reuse Protocol" (SRP). Das Protokoll ist unabhängig von der Transportschicht und kann Infrastrukturen wie Dark Fiber, Wavelength-Division-Multiplexing-Kanäle (WDM) oder SDH-Pfade nutzen. Der DTP-Ring besteht aus zwei gegenläufigen Glasfasern, an die sich mehr als 50 Knoten anschließen lassen und deren Länge mehrere 100 Kilometer betragen kann. Jeder Ring wird für die Übermittlung von Nutz- und Kontrolldaten verwendet.

Lösungen mit Lichtwellenleitern und ATM eignen sich für synchrone und asynchrone Dienste, aber weniger für IP.

Ein DPT-Knoten sendet Pakete mit Nutzdaten in eine Richtung (upstream), und die korrespondierenden Kontrolldaten auf dem zweiten Ring in die andere (downstream). Jeder Knoten entscheidet selbständig, welche Daten er in welche Richtung schickt. Normalerweise gibt der Knoten die Nutzdaten auf die Strecke mit den wenigsten dazwischen liegenden Knoten. Dadurch wird die vorhandene Brandbreite optimal ausgenutzt. Außerdem lässt sich dank der separaten Signalisierung die Bandbreite flexibel anpassen und bei Ausfall einer Faser eine "Selbstheilung" initiieren. Mit Hilfe von statistischem Multiplexen ist es zudem möglich, die Bandbreite zu erhöhen. Dann stellen Überbuchungsmechanismen sicher, dass Burst-Daten auf flexible Weise gehandhabt werden.